Luận án tiến sĩ Sinh học: Escherichia coli sinh ESBL từ người khỏe mạnh và bệnh phẩm người ruột: Đặc điểm kiểu gen, tính đa kháng, kháng colistin và yếu tố độc lực

coli sinh J-lactamase phổ mở rộng ESBL chang những dé kháng với tat cả các thé hệ kháng sinh cephalosporin mà còn làm mất tác dụng một số kháng sinh khác như aminoglycosides, sulfamethox

_ ĐẠI HỌC QUOC GIA TP.HCM _

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYEN LÝ HOÀNG NGÂN

TINH DA KHANG, KHANG COLISTIN VA YEU TO DOC LUC

LUẬN AN TIEN SĨ SINH HỌC

TP HO CHÍ MINH, NĂM 2021

ĐẠI HỌC QUOC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGUYEN LÝ HOÀNG NGAN

ESCHERICHIA COLI SINH ESBL TỪ NGƯỜI KHỎE MẠNH

VÀ BỆNH PHAM NGOÀI RUOT: DAC DIEM KIEU GEN,

Ngành: Vi sinh vật học

Mã số Ngành: 62420107

LUẬN ÁN TIEN SĨ SINH HỌC

Phản biện 1: PGS.TS Ngô Thi Hoa Phản biện 2: PGS.TS Trần Thị Lệ Minh

Phản biện 3: TS Nguyễn Thị Lệ Thủy

Phản biện độc lập 1: PGS.TS Hoàng Thị Kim Hồng Phản biện độc lập 2: PGS.TS Trần Thị Lệ Minh

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS PHAN THỊ PHƯỢNG TRANG

TS NGUYÊN ĐỖ PHÚC

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan luận án tiến sĩ ngành Vi sinh vật học, với dé tài “Escherichia

coli sinh ESBL từ người khỏe mạnh và bệnh phẩm ngoài ruột: đặc điểm kiểu gen,

tinh da khang, khang colistin va yéu t6 độc lực” là công trình khoa hoc do Tôi thực

hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phan Thị Phượng Trang và TS Nguyễn Đỗ

Phúc.

Những kết quả nghiên cứu của luận án hoàn toàn trung thực, chính xác và không trùng lắp với các công trình đã công bố trong và ngoài nước.

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Lý Hoàng Ngân

vực phía Nam Tôi trân trọng cám ơn những sự giúp đỡ này.

Tôi chân thành cảm ơn cô vấn của tôi, cô PGS TS Phan Thị Phượng Trang Người đã định hướng, trực tiếp hướng dẫn và cé van cho tôi trong suốt thời gian

-thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học đề tôi hoàn thành được luận án tiến sĩ này.

Tôi chân thành cảm ơn Tiến sĩ Nguyễn Đỗ Phúc - Viện Y tế công cộng Thành

phố Hồ Chí Minh đã rèn luyện cho tôi những kỹ năng mềm của một nhà nghiên cứu,

kỹ năng quản lý và thực hiện một nghiên cứu khoa học.

Tôi chân thành cảm ơn các đồng nghiệp dang làm việc tại Labo Vi sinh vật

-Trung tâm Kiểm nghiệm An toàn thực phâm khu vực phía Nam.

Tôi chân thành cam ơn Giáo su Shinji Yamasaki Trường Dai học phủ Osaka —

Nhật Bản đã dành thời gian quý báu cô van cho tôi một sé kiến thức chuyên môn và

hỗ trợ cho tôi chứng dương dé phát hiện các gen mã hóa các yếu tố độc lực của vi khuẩn E coli, Viện Y tế công cộng Phủ Osaka - Nhật Bản, Trường Đại học phủ

Osaka - Nhật Ban đã hỗ trợ các chứng dương dé phát hiện các gen kháng kháng

sinh.

Sau cùng, tôi xin cảm ơn cha mẹ, người thân và bạn bè đã luôn bên cạnh ủng hộ,

động viên tôi trong cuộc sông cũng như trong thời gian hoàn thành luận án tiến sĩ.

Trân trọng cảm ơn!

-li-LỜI CAM ĐOAN

1.2 E coli hội sinh, E coli gây bệnh và các yếu tố độc lực 8

1.2.1 E coli hội sinh 28 1.2.2 E coli gây bệnh wd

1.2.3 Các yếu tơ độc lực 2

1.3 Kháng sinh điêu trị và những cơ chê đê kháng kháng sinh của E cọi 17

1.3.1 Kháng sinh điều trị Z coli -c ¿-5222+22+tcEEEEveerrrrrrkrerrrrrrex 17

1.3.2 Những cơ chế đề kháng kháng sinh của E coli 18 1.3.3 Kháng sinh colistin, cơ chế kháng colistin -.-: -2 27

1.4 Tình hình nghiên cứu về tinh đa kháng kết hợp với kháng colistin và ty lệ

mang gen mer trên E coli mang gen ESBL - - + 55+ svrererrrrree 29

1.4.1 Trên thé giới :++£222222222Y+22+rt222222121111111 212111111 re 29

1.4.2 Tại Việt Nam

1.5 Tình hình nghiên cứu gen mã hĩa yếu tố độc lực của vi khuẩn E coli mang

gen ESBL phân lập từ người khỏe mạnh và bệnh phẩm - 32

1.5.1 Trên thé giới 2:: 2222222+2222211111222211111222211111221211111 2212111 cee 32

1.5.2 ¿0n - 33

iii

Chương 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

2.1 Thiết bị, dung cụ và vật liệu -22:+-2222222+2E22EAEtEEEEEErrtrrtrrrrrerrres 34

2.1.1 Thiết bị và dụng cụ . 222222c22222122222111 111 cce 34

PP (ca 34

2.1.3 Mơi trường và hĩa chất -22222++2222222+tEE221112 2221 ecrrrrr 38

2.2 Phương pháp nghiên CỨu - - + St ÉEEEk*EEEEkEkEEHH 2121 1111 ty 39

2.2.1 Phương pháp ly mẫu 22: V22+2+222E2E22+2E2221322222222122ce2 40

2.2.2 Phân lập và định danh E coij - - ++++c+s++xexersxererexerree 41

3.1 Kêt quả phan lập, định danh và thu thập chủng E cưÏi ¿-++ 53

3.1.1 Kết qua phân lập, định danh E coli từ mẫu phân người khỏe mạnh53

3.1.2 Kết quả thu thập chủng E coli từ bệnh phẩm - 54 3.2 Kiéu hình ESBL của các chủng E coii -ccczc22ccvvcrsrvccveerrcrrr 55

3.2.1 Kiểu hình ESBL của Z coli phân lập từ người khỏe mạnh 55

3.2.2 Kiểu hình ESBL của E coli phân lap từ bệnh phâẩm 57 3.3 Kiéu gen mã hĩa ESBL của các chủng E coÏi .c::ccccsccce2 58

3.3.1 Kiểu gen mã hĩa ESBL cua E coli phân lập từ người khỏe mạnh 58

3.3.2 Kiểu gen mã hĩa ESBL của E coli phân lập từ bệnh phẩm 62

3.3.3 So sánh kiểu gen mã hĩa ESBL của E coli phân lập từ người khỏe

mạnh và bệnh phẩm 70 3.4 Kiểu hình dé kháng kháng sinh của E coli mang gen ESBL 73

3.4.1 Kiểu hình đề kháng kháng sinh của E coli mang gen ESBL phân lập

từ người khỏe mạnh + ¿+ s St t2 kề 2 2121 21 111111 re 73

iv

3.4.2 Kiểu hình đề kháng kháng sinh của các chủng E coli mang gen

ESBL phân lập từ bệnh phẩm .-22 ©222+22EEE+2z+t2EEEESzrrrrrrrrcee 75 3.4.3 So sánh kiểu hình đề kháng kháng sinh giữa các nhóm E coli phân

lập từ các loại bệnh phâm khác nhau 22+222222++22222zecceee 76 3.4.4 So sánh kiểu hình đề kháng kháng sinh giữa hai nhóm E coli phân

„77 79

3.4.6 Kiểu hình đề kháng với colistin của các chủng E coli mang gen

lập từ người khỏe mạnh và từ bệnh phẩm.

3.4.5 Tổ hợp kiểu hình đề kháng kháng sinh của E coli.

0 82

3.4.7 Tương quan giữa số gen ESBL với mức độ đề kháng 84

3.4.8 Ty lệ gen mer-1, mcr-3, HICF~Š + S+St+terkEekEkerkekrrrrkererkrkrrie §6

3.5 Phát hiện 19 gen mã hóa yếu tố độc lực của E coli . ccccrccsrs 87

3.5.1 Kết quả giải trình tự 6 gen chứng dương -c-cc+ 87 3.5.2 Ty lệ các gen mã hóa các yếu tố bám dính và xâm lan mô 88

3.5.3 Ty lệ các gen mã hóa các yếu tố thu nhận sắt :- 9

3.5.4 Tỷ lệ các gen mã hóa độc tố và đảo gây bệnh - 95 3.5.5 Tỷ lệ các gen mã hóa các yếu tố giúp E coli tránh hệ miễn dịch vật

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CUA LUẬN ÁN cccccccrrrrreeeerree 13

DANH MỤC CONG TRINH CONG BO CUA TÁC GIA 5-5-55+ 14

IV )00i00002/0)004 0 1 15

PHU LUC 1

PHU LUC 2

0000905 15 PHỤ LỤC 4

PHU LUC 5

PHU LUC 6

E coli bám dính xâm lấn (Adherent invasive E coli)

E coli gây bệnh cho gia cầm (Avian pathogenic_E coli)

Viện tiêu chuẩn phòng thí nghiệm và lâm sang (Clinical and

Laboratory Standards Institute)

Vi khuẩn đường ruột kháng carbapenem (Carbapenem-resistant

Enterobacteriaceae) Enzyme cefotaximase-Munich (Cefotaximase - Munich)

Vùng plasmid mang gen mã hóa yếu tố độc lực bao tồn (Conserved

virulence plasmid)

E coli bám dính phân tán (Diffusely adherent E coli)

E coli gây tiêu chảy (Diarrheagenic E coli) Enzyme khử nhóm dihydrofolate (Dihydrofolate reductase)

Enzyme tổng hop nhóm dihydropteroate (Dihydropteroate

synthetase) Axit Deoxyribonucleic (Deoxyribonucleic_acid)

E coli bam dính ngưng tap đường ruột (Enteroaggregative E coli)

E coli gây xuất huyết ruột (Enterohemorthagic E coli)

E coli xâm lẫn đường ruột (Enteroinvasive_E coli)

E coli gây bệnh đường ruột (Enteropathogenic E coli)

B-lactamase phổ mở rộng (Extended-spectrum ƒ-lactamase)

E coli sinh độc tố ruột (Enterotoxigenic E, coli)

E coli gây bệnh ngoài ruột (Extraintestinal pathogenic E coli)

Hội chứng huyết tán tăng uré máu (Hemolytic-uremic syndrome)

I: Indol, M: Methyl - red, V: Voges - Proskauer, C: Citrate

E coli gây bệnh đường ruột (Intestinal pathogenic E coli) Trinh tu chén (Insertion sequence)

Thanh phan mang vi khuan lipopolysacharide (Lipopolysacharide) Phép đo khối phố giải hap ion hóa bằng ma tran (Matrix-assisted

Laser Desorption Ionization-Time of Flight)

vii

Một ho bom day chat độc và đa kháng của vi khuẩn (Multidrug and

†oxic compound exfrusion) Nhóm metallo B-lactamase (Metallo B-lactamase)

Da kháng thuốc (Multidrug resistance)

Siéu ho bom day MFS (Major facilitator superfamily)

Nong độ ức chế tối thiểu (Minimal inhibitory concentration)

Dién di enzyme da locus (Multilocus enzyme electrophoresis)

E coli gây viêm màng não / nhiễm trùng máu (Meningitis/sepsis

associated E coli)

Metallo B-lactamase được tim thay ở New Delhi (New Delhi Metallo

B-lactamase)

Protein màng ngoài vi khuẩn (Outer membrance protein)

Dao gây bệnh (Pathogenicity-associated islands)

Protein gắn penicillin (Penicillin-binding proteins)

Phan ứng chuỗi polymerase (Polymerase chain reaction)

Biến thé sulfhydryl (Sulfhydryl variable)

Ho bom day da khang (Small multidrug resistance)

E coli bám dính ruột sinh độc tố Shiga (Shiga toxin producing

enteroaggregative E coli)

Viết tắt tên của 1 bệnh nhân người Hy Lạp Temoneira

Sulfamethoxazole trimethoprim

E coli gây bệnh đường tiết niệu (Uropathogenic E coli)

Tổ chức Y tế Thế giới (World health organization)

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG Bang 1.1 Gen mã hĩa các yếu tố bám dính của vi khuân E cọi - 3 Bảng 1.2 Gen mã hĩa những hệ thống thu nhận sắt phổ biến của E cọi 4

Bảng 1.3 Gen mã hĩa yếu tơ giúp E coli tránh miễn dich của vật chủ.

Bang 1.4 Gen mã hĩa những độc tố của E coli cc¿++222v2z+tevEvvsecrrrrres 6

Bang 1.5 Nhĩm kháng sinh dựa trên cơ chế tác dụng .::¿2c:+2ccss+ 8 Bảng 1.6 Những gen và cơ chế dé kháng kháng sinh phổ biến của E cọi 9

Bang 2.1 Chứng dương cho các phản ứng PCR - 55 5252+cscxczxcrzrzrr 35

Bảng 2.2 Trình tự mơi dé phát hiện gen mã hĩa ESBL, mcr, gen mã hĩa yếu tơ độc

Bang 2.3 Kết quả thử nghiệm IMViC dé phân biệt E coli với một số vi khuẩn thuộc họ vi khuẩn đường ruột 2 -22222+222EE+22+222221511222221111222221112 22221112 ccee 42 Bảng 2.4 Thanh phan phản ứng multiplex-PCR phát hiện các gen mã hĩa ESBL 45

Bang 2.5 Hướng dẫn pha dung dich kháng sinh colistin theo CLSI 2017 47

Bảng 2.6 Thành phan phản ứng multiplex — PCR phát hiện gen mcr-1, mcr-3 và

Bang 2.7 Điều kiện phản ứng multiplex — PCR phát hiện gen mer-1, mer-3, mer-5 50

Bang 2.8 Thành phan phản ứng PCR phát hiện các gen mã hĩa yếu tố độc 51 Bảng 2.9 Các bộ phản ứng PCR phát hiện các gen mã hĩa yếu tố độc

Bang 3.1 Sự phân bé chủng E coli sinh ESBL theo các quận . -2 55 Bang 3.2 Sự phân bố chủng E coli sinh ESBL theo loại bệnh phâm 57 Bang 3.3 Kết quả phân tích kiểu gen mã hĩa ESBL của # coli từ người khỏe mạnh 61 Bang 3.4 Kết quả phân tích kiểu gen mã hĩa ESBL của E coli từ bệnh pham 63

ix

Bang 3.5 Các tổ hợp kiểu gen ESBL của các chủng E coli phân lập từ người khỏe

mạnh và bệnh phẩm 22: ©+22+22EEEEE++EEEEE112112271111112272111222771112 2201112 re 69

Bang 3.6 So sánh kiểu gen mã hóa ESBL của các chủng E coli phân lập từ người

khỏe mạnh và bệnh phẩm - 2: 2¿©+£+2EE+EE2EEEEtEEEEEtEEEEEEEEEEEE2112EEE.ecrrrvee 71 Bang 3.7 So sánh kiểu hình đề kháng kháng sinh của E coli mang gen ESBL giữa

các nhóm bệnh phẩm khác nhau -22£22EE©22+22EEEEE++EEEEEEE2etEEEEEEEerrrrrrkrerrrer Hi Bảng 3.8 So sánh tỷ lệ đề kháng kháng sinh của E coli mang gen ESBL phân lập

từ người khỏe mạnh và bệnh phẩm 22: +2£t+2EEEE+++t£EEEEEE2+t2E222E2etrrrrrrrree 78

Bang 3.9 Các tổ hợp kiểu hình dé kháng của E coli mang gen ESBL 80

Bang 3.10 Kết quả nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của colistin với các chủng E.

Coli mang gen ESBÌL - - - tt tt *k 22 1121911151211111111111111111111111111111111111111 xe 84

Bang 3.11 So sánh tỷ lệ các gen mã hóa các yếu tố bám dính và xâm lan mô 91 Bảng 3.12 So sánh ty lệ các gen mã hóa các yếu tó thu nhận sắt

Bang 3.13 So sánh tỷ lệ các gen mã hóa độc tố của E coli -:-ccccc+ 96 Bang 3.14 So sánh tỷ lệ các gen mã hóa yếu tô giúp E coli trốn hệ miễn dich vat

bu 101

Bang 3.15 Ty lệ một số gen mã hóa yếu tô độc theo loại bệnh phẩm 105

Bang 3.16 Tổ hợp kiểu gen mã hóa yếu tố độc trong E coli mang gen ESBL 106

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình tế bào vi khuẩn E coli -222222222ccc+ze2t22222EEEvvvvrrrrrrrrrrrrrr 4 Hình 1.2 Sơ đồ nhóm phát sinh loài của vi khuẩn E coli dựa vào kỹ thuật triplex

-PCR của CleTmOii( 2-5552 SS* 2E 92232392212 21219212111111110111111.1.1 1 re 7

Hình 1.3 Sơ đồ nhóm phát sinh loài của vi khuẩn E coli dựa vào kỹ thuật

quadruplex PCR 0ui801<s¿10n 1T T 8

Hình 1.4 Các loại yếu tố bám đính của vi khuẩn -2+2z++222222zcerrrrex 13 Hình 1.5 Câu trúc lõi chứa vòng B-lactam của kháng sinh họ j-lactam 23

Hình 1.6 Cấu trúc lõi của kháng sinh penicillin va cephalosporin và sự thủy phân BO: bu AI 23

Hình 1.7 Cấu trúc hóa học của colistin - 5s x2 1211211121121 cxe 27 Hình 2.1 Sơ đồ nồng độ kháng sinh colistin -c22¿c¿c¿+£22222cvvvvvcccrerree 47 Hình 3.1 Kết quả phân lập và định danh vi khuẩn E coli

Hình 3.2 Kết quả phân lập, định danh Z coli từ mẫu phân người khỏe mạnh 54

Hình 3.3 Kết quả thu thập chủng E coli từ các loại bệnh phẩm 54

Hình 3.4 Kết quả xác định kiểu hình ESBL bang phương pháp đĩa kết hợp 55

Hình 3.5 Kết quả điện di sản phẩm PCR phát hiện gen mã hóa ESBL 59

Hình 3.6 Kết quả kháng sinh đồ của chủng E Coli TUL vcsessssssssssssssseessssssseessesesseeeeeeee 73 Hình 3.7 Tỷ lệ dé kháng kháng sinh của E coli phân lập từ người khỏe mạnh 74

Hình 3.8 Tỷ lệ đề kháng khang sinh của E coli phân lập từ bệnh phẩm Hình 3.9 Kết qua MIC của colistin đối với một số chủng E coli - 83

Hình 3.10 Ty lệ % chủng vi khuẩn dé kháng kháng sinh theo số gen ESBL 85

Hình 3.11 Ty lệ % chủng vi khuẩn dé kháng colistin theo số gen ESBL 85 Hình 3.12 Kết quả điện di phát hiện gen mcr-1,-3,-J.csssecsssssssssssssssssssssssssssesscessseesseess 86

xi

Kết quả điện di phát hiện gen PAI, ibe, fimH

Kết quả điện di phát hiện gen: fru, iutA, sƒa, kpsMTKI 90

Kết quả điện di phát hiện 3 gen: afa, cnf-1, traT -c cc-+ 91 Kết quả điện di phát hiện 4 gen: ironN, ompT, iss, ireÁ . - 94 Kết quả điện di phát hiện 2 gen: AlyA và kpsl1 -cccccccccccee 96

Kết quả điện di phát hiện gen ALVf cccccccscsssssssssssssseessesssssessessssseeeessessseeess 97 Kết quả điện di phát hiện gen cvaC - ¿¿+222E+2z++ttcvvzveerrrrrrvee 98

xii

MỞ ĐẦU

Escherichia coli là một trong những tác nhân gây nhiễm trùng phổ biến nhất Chúng là tác nhân thường gặp gây nhiễm trùng máu, viêm màng não và gây tiêu chảy tại Việt Nam [3] Một số chủng £ coli hội sinh ở ruột người và động vật mặc dù không gây bệnh nhưng chúng là phương tiện vận chuyên, lưu trữ và lan truyền những gen đề kháng kháng sinh quan trọng qua trung gian plasmid trong họ vi khuẩn đường

ruột (Enterobacteriaceae) [19], [68].

Các chủng E coli sinh J-lactamase phổ mở rộng (ESBL) chang những dé kháng với tat cả các thé hệ kháng sinh cephalosporin mà còn làm mất tác dụng một số kháng

sinh khác như aminoglycosides, sulfamethoxazole-trimethoprim, và

fluoroquinolones do đó dé điều trị những bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn E coli sinh

ESBL gây ra, kháng sinh carbapenem được sử dụng Tuy nhiên, một số chủng E.

coli sinh ESBL và kháng carbapenem đã xuất hiện nên kháng sinh colistin được sử

dụng trở lại để điều trị những nhiễm trùng do vi khuẩn E coli đa kháng này Gần

đây, các chủng vi khuẩn sinh ESBL và kháng colistin đã được xác định, nguy hiểm

ơn sự dé kháng này được mã hóa bởi gen mer nằm trên plasmid nên chúng có khả năng chuyền từ vi khuan này sang vi khuẩn khác, trong các chủng vi khuẩn cùng

loài hoặc khác loài bởi những nhân té di truyền di động làm lan truyền nhanh tính

hang colistin, kháng sinh cuối cùng dé điều trị vi khuẩn đa kháng Điều này đã gây nhiều lo ngại cho các chuyên gia y tế công cộng trên toàn thế giới.

Ngoài việc mang gen dé kháng kháng sinh, E coli còn mang rất nhiều gen mã

hóa yếu tố độc lực, là những yếu tố giúp vi khuẩn gây bệnh, các gen mã hóa yếu tố

độc lực này thường liên kết với các yếu tố di truyền di động như plasmid, các plasmid

nảy cũng có thể mang gen dé kháng kháng sinh Một tác nhân gây bệnh nguy hiểm

phải có độc lực, kháng kháng sinh và dé lây lan [38] Tuy nhiên, việc phát hiện các gen mã hóa yếu tố độc lực trên những chủng E coli đa kháng chưa được quan tâm.

Hiện nay, ở Việt Nam các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào ty lệ đề kháng kháng

sinh, các kiểu gen của E coli sinh ESBL phân lập từ người khỏe mạnh hoặc từ các

loại bệnh phẩm khác nhau Cho đến nay, các nghiên cứu về tính đa kháng kết hợp với kháng colistin và tỷ lệ mang gen mcr trên đối tượng E coli sinh ESBL, sự tương quan

giữa mức độ đề kháng kháng sinh với số gen mã hóa ESBL và gen mã hóa yếu tố độc

lực trên một chủng vi khuẩn £ coli sinh ESBL phân lập từ người khỏe mạnh và từ các loại bệnh phẩm ngoài ruột chưa được nghiên cứu Luận án này nhằm nghiên cứu

về tính đa kháng kháng sinh, kháng colistin và các yếu tô độc lực trên những chủng E coli sinh ESBL trong môi trường bệnh viện và cộng đồng Kết quả của nghiên cứu

này sẽ là cơ sở khoa học giúp các bác sĩ lâm sàng, các chuyên gia kiểm soát nhiễm

khuẩn đưa ra phát đồ điều trị kháng sinh cũng như quy trình kiểm soát nhiễm khuẩn

phù hợp.

Đề tài: “Escherichia coli sinh ESBL từ người khỏe mạnh và bệnh phẩm ngoài

ruột: đặc điểm kiểu gen, tính đa kháng, kháng colistin và yếu tố độc lực” được thực

hiện với mục tiêu và nội dung sau:

Mục tiêu:

Xác định tình hình đề kháng kháng sinh và sự phân bố gen mã hóa yếu tố độc lực của E coli sinh ESBL phân lập từ người khỏe mạnh tại Thành phố Hồ Chí

Minh và bệnh phẩm tại bệnh viện Bình Dân

Nội dung nghiên cứu:

1 Xác định tỷ lệ E coli sinh ESBL từ người khỏe mạnh tại Thành phố Hồ Chi

Minh và bệnh phẩm tại bệnh viện Bình Dân

2 Xác định kiêu gen mã hóa ESBL của các chủng E coli có kiểu hình ESBL

3 Xác định mức độ đề kháng kháng sinh của E coli mang gen mã hóa ESBL

4, Xác định 19 gen mã hóa các yếu tố độc lực của các chủng E coli mang gen mã

hóa ESBL.

Chương 1

TONG QUAN

- Loai: Escherichia coli

1.1.2 Lich sử phát hiện, hình thái va đặc điểm phân bố

Vi khuẩn E coli được phát hiện bởi một bác sĩ nhi khoa người Áo gốc Đức,

Theodor Escherich (1857 - 1911) vào năm 1885 Ong đã tiến hành kiểm tra phân

su và phân của trẻ bú sữa mẹ với mục đích để hiểu rõ hơn về sự phát triển của hệ

vi sinh vật ruột Trong khi soi một tiêu bản phân dưới kính hiển vi, ông đã quan

sát thấy những trực khuẩn ngắn, dài khoảng 1-5um và rộng khoảng 0,3-0,4um Ong đặt tên cho vi khuân này là Bacterium coli commune Sau đó ông nuôi cây vi

khuẩn này trên đĩa thạch có chứa huyết thanh và máu, vi khuẩn phát triển thành

những khuẩn lạc màu trắng, làm vón cục sữa, kết quả của sự hình thành acid Ông

đã chứng minh vi khuẩn này có khả năng lên men Ông cũng tiến hành nhuộm

Gram và nhận thay rằng những vi khuẩn này bat màu tất cả các thuốc nhuộm anilin rất nhanh nhưng bị mất màu sau khi xử lý với lugol Sau đó, vào năm 1919

vi khuẩn được đổi tên thành Escherichia coli bởi Castellani và Chalmer [74].

E coli (Hình 1.1.) thuộc chỉ Escherichia ho vì khuẩn đường ruột

Enterobacteriaceae, là trực khuẩn Gram âm, không sinh bào tử, di động nhờ lông

ở quanh thân (peritrichous flagella), hóa dị dưỡng, ky khí tùy nghi, sinh acid từ

glucose, có men catalase, không có men oxidase, là loại vi khuẩn ưa nhiệt trung

bình.

E coli là vi khuẩn thường trú phổ biến, nó là một trong những vi khuẩn có

mặt đầu tiên trong ruột người sau khi sinh # coli tồn tại được khi thải ra môi

trường và có thé lây lan sang vật chủ mới Do đó, E coli là một thành phan quan

trọng của sinh quyển, nó có mặt trong đất, trong nước, trong thực phẩm [74].

Mặc dù, hầu hết các chủng £ coli là vi khuẩn thường trú, nhiều chủng E coli

có kha năng gây bệnh Một số dòng E coli thích nghỉ cao đã thu được những yếu

tố độc lực đặc hiệu giúp chúng tăng khả năng thích nghỉ với những hốc sống mới

và cho phép chúng gây ra nhiều bệnh gồm các nhiễm trùng tại ruột và ngoài ruột.

Sự đa dạng rộng lớn của loài này là kết qua của sự thu nhận, hoặc mat yếu tô di truyền qua hiện tượng chuyên gen ngang trong suốt quá trình tiến hóa của vi

khuẩn [59].

Hình 1.1 Hình tế bào vi khuẩn E coli [74]

A Dưới kính hiển vi điện tử quét

B Dưới kính hiên vi quang học

1.1.3 Tính chất nuôi cấy

E coli phát triển dé dàng trên các môi trường nuôi cấy thông thường, nhiệt

độ thích hợp 37°C nhưng có thé phát triển được ở nhiệt độ 5-40°C, pH thích hợp

là 7,0-7,2 Trong điều kiện thích hợp, Z coli phát triển rất nhanh, thời gian thế hệ

chỉ khoảng 20-30 phút.

Cấy vào môi trường lỏng (canh thang) sau 3- 4 giờ làm đục nhẹ môi trường, sau 24 giờ làm đục đều, sau 2 ngày trên mặt môi trường có váng mỏng Những

ngày sau có thé thấy cặn dưới đáy ống E coli không mọc trên canh thang selenit.

Trên môi trường thạch thường sau khoảng 8-10 giờ dùng kính lúp có thể quan sát

được khuẩn lạc £ coli Những ngày sau khuẩn lạc chuyển thành xám xanh, ở

giữa đục xám.

Nếu nuôi cấy trên môi trường thạch Mac Conkey với nhiệt độ 37°C sau 18 đến

24 giờ thì E coli cho khuẩn lạc dạng S kích thước 1- 2mm và làm thay đổi màu môi trường thành đỏ hồng do lên men đường lactose [70].

Cho đến nay các nhà khoa học đã xác định được 186 nhóm kháng nguyên thân

O, 53 kháng nguyên lông H và 80 kháng nguyên vỏ K của vi khuẩn E coli.

1.1.5.1 Kháng nguyên O

Kháng nguyên O (hay kháng nguyên thân) là nhóm kháng nguyên bê mặt, vách

tế bao vi khuẩn, bền với nhiệt, chịu được nhiệt độ 100°C trong 2-4 giờ, được cấu tạo bởi chuỗi lipopolysacharide (LPS) Kháng nguyên O có khả năng kích thích các cơ quan đáp ứng miễn dịch hình thành các kháng thể đặc hiệu ngưng kết được với kháng nguyên O tương ứng đó Nghiên cứu một số đặc điểm huyết thanh học, nhiều tác giả nhận thay có hiện tượng ngưng kết chéo giữa những nhóm kháng nguyên O

với nhau Có 186 loại kháng nguyên O được đánh số từ O1 đến O188 ngoại trừ O31,

047, 067, O72, 094 và O122 không được sử dụng, có 4 nhóm được chia thành các

nhóm phụ là O18ab/ac, O28ab/ac, O112ab/ac, and O125ab/ac [36], [70].

1.1.5.2 Kháng nguyên H

Kháng nguyên H là kháng nguyên lông của vi khuẩn Bằng phương pháp huyết

thanh học đã xác định được 53 nhóm kháng nguyên lông H của E coli, được đánh

số từ H1 đến H56 các số H13, H22 và H50 không sử dụng [94] Phương pháp phân

tử dé phân loại kháng nguyên H dựa trên trình tự gen fliC mã hóa FliC, một protein

cầu trúc đoạn lông to (filament) của lông (flagella) Đầu tận N- và C- của FliC có tính bảo tồn rất cao do đó những loại lông H khác nhau là do sự khác nhau của các

axit amin trong vùng giữa của FliC, đó là phần kháng nguyên bề mặt của lông Vì

thé, các phương pháp PCR được phát triển dé phân biệt các loại lông H nhắm đến mục tiêu là vùng biến đổi của gen fliC, tuy nhiên vùng này của một số lông H như

HI, H12, H25, H28 rất giống nhau làm cho chúng khó được phân biệt Tuy nhiên một phương pháp PCR hai bước được phát triển dé phân biệt H1 với H12 [12].

Nhiều phương pháp hiện đại khác cũng được phát triển để phân loại các kháng

nguyên H như phép đo khối phổ giải hấp ion hóa bằng ma trận (Matrix-assisted

Laser Desorption Ionization-Time of Flight - MALDITOF).

1.1.5.3 Kháng nguyên K

Một số chủng E coli có kháng nguyên K, còn gọi là kháng nguyên vi, kháng

nguyên nang hay kháng nguyên vỏ có bản chất hóa học là polysaccharide, tan được trong dung dịch phenol 45% Một số kháng nguyên K của E coli có tính kháng

nguyên rất yếu, không kích thích được cơ thể vật chủ đáp ứng miễn dịch Kháng nguyên K của nhiều chủng Z coli ngưng kết chéo với nhau Một số kháng nguyên

K của chủng E coli này có thể ngưng kết chéo với kháng nguyên O của chủng E.

coli khác [61].

1.1.6 Phan loai

1.1.6.1 Phân loại bằng định type huyết thanh học

Vào thời kỳ trước khi sinh học phân tử ra đời, sự phân loại £ coli dựa trên định

nhóm huyết thanh học Việc định nhóm huyết thanh học dựa trên các kháng nguyên

O, kháng nguyên H và kháng nguyên K Kiểu huyết thanh của E coli là một phức

hợp các kháng nguyên thân O, lông H và ít sử dụng hơn là kháng nguyên nang K.

Sự tổ hợp các loại kháng nguyên này trong tự nhiên có thể xảy ra theo nhiều cách khác nhau vì thế cho đến nay đã có từ 50 000 đến 100 000 hoặc hơn các kiểu kháng

huyết thanh khác nhau của E coli [36], [93].

1.1.6.2 Phân loại theo nguồn gốc phát sinh loài

Vào những năm 1980, điện di enzyme đa locus (MLEE) đã trở thành kỹ thuật

phổ biến cho nghiên cứu về sự đa dạng của vi khuẩn Người ta thấy rằng các chủng

E coli có quan hệ di truyền xa cũng có thé có cùng kiểu huyết thanh và các chủng

liên quan di truyền chặt chẽ có thể có kiểu huyết thanh khác nhau Dựa trên các

nghiên cứu MLEE về 38 locus enzyme, các nhà nghiên cứu đã tìm ra 4 nhóm phát sinh loài của các chủng E coli gồm: A, BI, B2 và D [43].

Hình 1.2 Sơ đồ xác định nhóm phát sinh loài của vi khuẩn E coli

dựa vào kỹ thuật triplex - PCR của Clermont [29]

Clermont và cộng sự đã thiết lập một phương pháp nhanh và đơn giản để xác

định phân nhóm phát sinh loài của vi khuẩn Z coli bằng một phản ứng triplex PCR Phương pháp này dựa trên sự khuếch đại 1 đoạn DNA có kích thước 279 bp

-(gen ChuA), 211 bp -(gen yjaA) và một đoạn 152 bp -(gen TSPE4.C2), một vùng

không mã hóa của bộ gen, sự có mặt hoặc thiếu các tổ hợp 3 sản phẩm khuếch đại

này được sử dụng để xếp E coli vào các nhóm phát sinh loài A, BI, B2 hoặc D

(Hình 1.2) [29] Tuy nhiên, sau đó việc xếp nhóm E coli dựa trên cơ sở giải trình

tự và các đữ liệu của bộ gen E coli hoàn chỉnh, các nhóm phát sinh loài E coli bổ

sung đã được công bố Do đó, số lượng các nhóm phát sinh loài đã tăng lên tám

nhóm (A, BI, B2, C, D, E, F và nhóm I) (Hình 1.3) Việc xác định nhóm phát sinh loài này dựa trên 2 phản ứng PCR, 1 phản ứng quadruplex PCR có thêm gen arpA.

Gen arpA bd sung thêm với 2 mục dich: thứ nhất, nó hoạt động như một gen chứng

nội cho chất lượng của DNA của tất cả các nhóm E coli và nhánh I Thứ hai, gen

arpA cho phép phân biệt các chủng thuộc nhóm F với nhóm D (chuA +, yja4-,

TspE4.C2-), vì arpA có mặt trong tat cả các nhóm E coli ngoại trừ nhóm B2 và F.

Gen arpA cũng không xuất hiện ở các chủng nhánh II, II, IV, V va Escherichia albertii và Escherichia fergusonii Sau đó, các tác giả đã sử dụng hai cặp mỗi PCR

đặc hiệu alen dé xác định các chủng thuộc nhóm C và E Phương pháp này xác định

đúng nhóm phát sinh loài # coli trên 95% các chủng phân tích [28].

mm.

N x x X X “

9 © @ © Se@® @

ỳ Y Ỳ Ỳ vv Ỳ

Lu] | em | Dor] [ma |[ t vor) [at a | | m ]|[m] [r |[u ] [œs|[u ñ

Hình 1.3 Sơ đồ nhóm phát sinh loài của E coli bằng kỹ thuật quadruplex PCR

của Clermont [28]

U: nhóm chưa xác định được

1.2 E coli hội sinh, E coli gây bệnh và các yếu tố độc lực

1.2.1 E coli hội sinh

E coli là một trong những vi khuẩn chiếm đóng đầu tiên ở ruột, vi khuẩn này

giúp thiết lập một môi trường ky khí ở ruột tạo điều kiện cho những vi khuẩn ky khí khác tiếp tục chiếm đóng ở ruột Sau sự xâm lấn của E coli, thường thì vật chủ và E.

coli cùng ton tại trong mối quan hệ cùng có lợi E coli nhận được thức ăn va nơi trú

an từ vật chủ, vật chủ nhận được vitamin K do # coli sản xuất và sự kháng khuẩn.

Sự kháng khuẩn của vật chủ là hiện tượng vật chủ được E coli cộng sinh bảo vệ chống lại sự xâm lấn của các vi khuẩn gây bệnh khác kể cả E coli gây bệnh Môi

trường sống của E coli cộng sinh là lớp nhay của dai tràng Khi vật chủ và E coli hưởng lợi từ sự kết hợp của nhau thì những chủng Z coli này được gọi là E coli hội

sinh [59] Các chủng E coli hội sinh trong ruột của một người có thể được chia

thành 2 nhóm: nhóm E coli thường trú có mặt trong ruột và sống ở đó nhiều thang

đến nhiều năm, nhóm E coli thoáng qua chỉ xuất hiện và biến mắt sau vài tuần Các chủng E coli thường trú tổn tại trong hệ vi sinh đường ruột thường mang các gen

mã hóa yếu tô độc lực mã hóa các yếu tố lông bám, vỏ K1, K5, hemolysin và những thành phần khác chịu trách nhiệm cho việc thu nhận sắt như aerobactin hơn so với

những chủng thoáng qua trong đường ruột của cùng vật chủ Những gen mã hóa yếu

tố độc lực này được xem là các yếu tố thích ứng giúp vi khuẩn tồn tại và lưu trú được trong ruột người, không phải lúc nào cũng liên quan đến độc lực [88].

1.2.2 E coli gây bệnh

Hai nhóm E coli gây bệnh chính đó là nhóm E coli gây bệnh tại ruột (intestinal

pathogenic E coli - IPEC), còn được gọi là E coli gây tiêu chảy (diarrheagenic E.

coli - DEC), liên quan đến những nhiễm trùng đường tiêu hóa và nhóm E coli gây

bệnh ngoài ruột (extraintestinal pathogenic E coli - ExPEC), liên quan đến những

nhiễm trùng tại các vi trí giải phẫu ngoài ruột Nguồn gốc của E coli gây bệnh đến nay vẫn còn chưa rõ, liệu có phải các E coli hội sinh chuyền thành E coli gây bệnh.

Các chủng E.coli gây bệnh tại ruột là những tác nhân gây bệnh bắt buộc và dễ dang

phân biệt được với các chung E coli hội sinh hoặc E coli gây bệnh ngoài ruột dựa

trên những yếu tố độc lực đặc hiệu và những bệnh cảnh lâm sàng Những chủng Z coli gây bệnh ngoài ruột là những tác nhân gây bệnh tiềm tàng Chúng là một phần

của hệ vi sinh vật ruột của người khỏe mạnh; tuy nhiên chúng có thể trở thành tác

nhân gây bệnh đối với những bệnh nhân bị thiếu hụt miễn dịch hoặc trong quá trình thích nghỉ với hốc (vi trí khác nhau trong cơ thể ky chủ) sống khác của chúng Các

yếu tố môi trường tại các hốc khác nhau có thể ảnh hưởng đến sự xuất hiện những gen mã hóa yếu tố độc lực và gen dé kháng kháng sinh trong những chủng E coli

hội sinh Những chủng như thế tạo thành một 6 chứa gen mã hóa yếu tố độc lực và gen đề kháng khang sinh [11], [65].

Vi khuẩn E coli cũng là một loài quan trọng trong y học bởi vì nó liên quan đến

nhiều loại nhiễm trùng khác nhau Dựa vào khả năng gây bệnh (yếu tố độc lực, bệnh cảnh lâm sàng và nhóm phát sinh loài) có thể chia E coli gây bệnh tại ruột thành

tám nhóm khác nhau: enterotoxigenic E coli (ETEC), enteropathogenic E.coli (EPEC), enterohemorrhagic £ coli (EHEC), enteroinvasive E coli (EIEC), enteroaggregative E.coli (EAEC), diffusely adherent E coli (DAEC), adherent invasive E coli (AIEC), shiga toxin producing enteroaggregative E coli (STEAEC).

Nhóm E coli gây bệnh ngoài ruột chủ yếu là nhiễm trùng đường tiết niệu do uropathogenic E coli (UPEC), nhiễm trùng máu hoặc viêm màng não (do neonatal meningitis E coli - NMEC) và nhóm E coli gây bệnh cho gia cam (avian

pathogenic E coli - APEC) Kha năng gây bệnh của E coli có liên quan tới sự hiện

diện một số gen mã hóa yếu độc lực giúp vi khuẩn có được khả năng gây ra nhiễm trùng Mỗi nhóm E coli gây bệnh sở hữu một số gen mã hóa yếu té độc lực liên

quan đến cơ chế gây bệnh của chúng [27].

Nhóm UPEC gây nhiễm trùng đường tiểu như viêm bang quang và viêm bể

thận cấp có mang những gen mã hóa yếu tố độc lực mã hóa cho những yếu tố lông

như lông bám P (Pap), lông bám loại | và những lông bám khác (như FIC, S và Dr),

giúp vi khuẩn bám vào tế bào biểu mô đường tiết niệu, yếu tố gây tiêu huyết a, yếu

tố gây hoại tử tế bào, một protease vận chuyển tự động gọi là Sat và một số yếu tố độc lực khác, tùy từng chủng Những yếu tô độc lực này xuất hiện với tỷ lệ khác

nhau trong những chủng UPEC khác nhau Những chủng UPEC còn sở hữu những

đảo gây bệnh lớn và nhỏ chứa những gen không có mặt trong nhiễm sắc thể của những chủng E coli hội sinh Quá trình nhiễm trùng bắt đầu bằng sự xâm lan đường

ruột của một chủng UPEC vào hệ vi khuẩn thường trú ở ruột Chủng này, nhờ

những yếu tố được mã hóa trên đảo gây bệnh có khả năng gây nhiễm một vật chủ

đặc hiệu, khi chúng xâm lấn vùng quanh niệu đạo và đi vào niệu đạo đến bàng

quang Từ 4 đến 24 giờ sau khi nhiễm trùng, môi trường mới trong bàng quang chon lọc giúp vi khuẩn biểu hiện lông bám loại 1 Yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn sớm dé phát triển một quá trình nhiễm trùng tiểu Lông bám

loại 1 của E coli gắn vào một đầu đường mannose của thụ thể uroplakin phủ trên

những tế bao biểu mô bàng quang, sự gắn này thúc đây quá trình chết theo chương trình và kích thích sự bong tróc tế bào biêu mô Những chủng gây viêm bàng quang,

10

lông bám loại 1 liên tục được biểu hiện và quá trình nhiễm trùng bị hạn chế ở bang

quang Những chủng gây viêm bẻ thận, yếu tố kiểm soát biểu hiện lông bám loại 1 bật sang vị trí “tắt” và lông loại 1 ít được biểu hiện Điều này làm phóng thích

chủng E coli khỏi thụ thể tế bào biéu mô bàng quang và cho phép vi khuẩn theo niệu quản đi lên đến thận, tại đây vi khuẩn có thé gắn lông bám loại P vào thụ thé

digalactoside được biểu hiện trên bề mặt tế bào biểu mô thận Ở giai đoạn nay, yéu

tố tiêu huyết (haemolysin a) có thé gây ton thương tế bao biéu mô thận và cùng với những sản phẩm khác của vi khuẩn gồm lipopolysaccharide và một quá trình đáp

ứng viêm cấp huy động các đại thực bào đến vị trí viêm Sự tiết Sat, một độc tố tế bào vận chuyền tự động, gây tồn thương tiểu cầu thận và gây độc cho những tế bào

biểu mô lân cận Trong một số trường hợp, hàng rào được tạo bởi những ống lượn gần với một lớp tế bào biểu mô cao có thể bị phá thủng và vi khuân có thể xâm

nhập qua lớp tế bào nội mô đi vào máu gây nhiễm trùng máu [59].

Nhóm E coli gây nhiễm trùng máu hoặc viêm màng não (NMEC) là nguyên nhân phổ biến nhất của bệnh viêm màng não sơ sinh do vi khuẩn Gram âm, với tỷ lệ

tử vong ca bệnh đến 15-40% va khuyét tật thần kinh nặng trong những trường hợp sống sót Những chủng gây viêm màng não chỉ thuộc một số rất ít nhóm huyết

thanh O và 80% số chủng này thuộc nhóm vỏ K1 Có sự khác nhau giữa NMEC với DEC và UPEC là DEC và UPEC có thể được truyền dễ dàng qua nước tiểu hoặc

phân, E coli gây viêm màng não NMEC được lan truyền qua đường máu Mức vi

huần trong nhiễm trùng máu tương quan với sự phát triển đến viêm màng não Ví

dụ nhiễm trùng máu với mức trên 103 CFU/mL máu dễ dẫn đến phát triển thành

viêm màng não hơn những cá thể với lượng vi khuẩn trong máu thấp Những vi huan này di chuyền từ máu vào hệ thần kinh trung ương mà không có tôn thương

rõ ràng đối với hàng rào máu não Trong một mô hình thí nghiệm, những chủng có iéu hiện protein vỏ KIvà những chủng không có K1 đều có thé qua được hàng rào

máu não tuy nhiên chỉ có chủng có biểu hiện vỏ KI mới có thể sống sót và gây bệnh.

Tính linh hoạt của E coli gây bệnh phụ thuộc vào cấu trúc di truyền của chúng, sự ién diện các gen mã hóa yếu tố độc lực và việc sở hữu những gen như thé phân

11

biệt vi khuẩn gây bệnh với vi khuẩn không gây bệnh Những yếu tố độc lực giúp vi

khuẩn xâm lần vat chủ, gây bệnh và trốn tránh sự phòng vệ của vật chủ [59].

1.2.3 Các yếu tố độc lực

Trong quá trình tiến hóa vi khuẩn E coli thu nhận nhiều yếu tố độc lực khác nhau Một số yếu tố độc lực chỉ có trong một nhóm E coli nào đó ví dụ: độc tố

shiga I, shiga II được quy định bởi gen stx/, stx2 chỉ có trong nhóm EHEC hay độc

tố ruột a bén với nhiệt, độc tố ruột b bền với nhiệt được quy định bởi gen STa, STb chỉ có trong nhóm ETEC Bên cạnh đó, rất nhiều yếu tố độc lực có thể xuất hiện

trong nhiều nhóm E coli khác nhau vi dụ như độc tố làm biến dạng tế bào được được quy định bởi gen cđ có thể có trong nhóm EPEC, ExPEC, NTEC Đối với E.

coli gây bệnh tại ruột, dựa vào yếu tố độc lực chúng được xếp vào 8 nhóm khác nhau Đối với nhóm E coli gây bệnh ngoài ruột, nhiều nghiên cứu cho thay dé gây

bệnh tại các vị trí khác nhau chúng cần có những yếu tố độc lực nhất định; tuy nhiên cho đến nay vẫn chưa có một quy định rõ ràng về loại gen mã hóa yếu tô độc lực

cho từng nhóm E coli gây bệnh ngoài ruột Có khoảng 58 gen mã hóa yếu tố độc

lực của E coli đã được nghiên cứu Chúng có thé được xếp vào các nhóm gen: i)

mã hóa cho các yếu tô giúp vi khuẩn bám dính xâm nhập mô, ii) mã hóa cho yếu tố

giúp vi khuẩn thu nhận sắt, iii) mã hóa cho yếu tố giúp vi khuẩn trén hệ miễn dich vật chủ, iv) mã hóa cho độc tố của vi khuẩn, v) gen mã hóa đảo gây bệnh Trong

nghiên cứu này, với phạm vi kinh phí và thời gian, 19 gen đại diện cho các nhóm

gen trên được chọn đưa vào nghiên cứu.

1.2.3.1 Yếu tố giúp vi khuẩn bám dính và xâm lấn

Một khi vi khuẩn đến bề mặt vật chủ, để xâm lấn, nó phải bám dính vào tế bao vật chủ Dé thực hiện được mục đích nay, vi khuẩn có những yếu té bám dính thuộc

lông (fimbrial adhesins) và yếu tố bám dính không thuộc lông (nonfimbrial adhesins) khác nhau (Hình 1.4) Yếu tố bám dính thuộc lông (lông bám) là những cấu trúc

protein hình que, bao gồm chủ yếu là một chuỗi các tiểu đơn vị protein, tạo nên cấu

trúc hình trụ dài Tại đầu trên, có những protein, những yếu tố kết dính, làm trung gian cho sự gắn kết với phân tử vật chủ Do đó một cấu trúc lông bám là 1 cấu trúc

12

mở rộng ra khỏi bề mặt vi khuẩn và thiết lập sự tiếp xúc giữa bề mặt vi khuẩn với

bề mặt của tế bào chủ Yếu tố bám dính không thuộc lông là những protein bề mặt giúp vi khuẩn liên kết chặt chẽ hơn với tế bào chủ Các protein bề mặt vi khuẩn kích

thích sự sắp xếp lại sợi actin và vì thế kích thích sự thực bào vi khuẩn của tế bào chủ được gọi là sự xâm lấn Những yếu tố bám dính và xâm lấn được biết nhiều

nhất của E coli được mô tả trong Bảng 1.1 [74].

A) Yếu tố bám dinh thuộc lông bám B) Yếu tố bám dinh không thuộc lông bám

Hình 1.4 Các loại yếu tố bám dính của vi khuẩn [10|

A Yếu tố bám dính thuộc lông (lông bám).

B Yếu tố bám dính không thuộc lông

Bang 1.1 Gen mã hóa các yếu tô bám dính của E coli [74]

Các yếu tố bám dính / xâm lấn Những gen mã hóa phổ biến

Lông bám loại | (Fim) JìmH

Lông bám P (Pap/Prf) PapC, papG

Lông bám S/FIC (Sfa/Foc) Sfa/focDE

Lông bám đặc hiệu với N-acetyl-D-glucosamine | gafD

M- Agglutinin (Bma) bmaE

Thy thé enterobactin / yêu tố kết dính tha

Yếu tố bám dính không thuộc lông bám (Afa) afa/draBC

Yếu tô giúp vi khuan xâm lan tế bao nội mô hang | ibeA

rào máu não (IbeA)

Kháng nguyên yếu tô xâm lần I (CFA/I) cfaB

Bo tao pili (BFP) bƒpA

Intimin eaeA

Lông bám ngưng kết (AAF/I) E7

13

1.2.3.2 Yếu tố giúp vi khuẩn thu nhận sắt

Sắt rất cần thiết cho sự phát triển của vi khuẩn nhưng nồng độ sắt trong cơ thể

vật chủ rất thấp Để tồn tại trong cơ thể vật chu, vi khuẩn cần phải có một số cơ chế

dé thu nhận sắt Hệ thống thu nhận sắt của vi khuẩn được nghiên cứu kỹ nhất là siderophore Đây là những hợp chất có trọng lượng phân tử thấp có ái lực cao với

sắt vi lượng Những hệ thống thu nhận sắt phô biến được trình bày trong Bang 1.2.

Bang 1.2 Gen mã hóa cúc yếu tô giúp E coli thu nhận sắt [74]

Hệ thống thu nhận sắt Những gen mã hóa phổ biến

Aerobactin (Iuc) iucD, iutA

Yersiniabactin (Ybt) fyuA, irp2

Salmochelin (Iro) iroCD, iroN

Siderophore receptor IreA ireA

Yếu tô ngưng kết nhạy với nhiệt (Tsh)—ở chim, tsh, hbp

men phân hủy protin huyết sắc tố (Hbp)—6 người

Protein gắn sắt ở vùng chu chất (SitA) sitA sửA

Thụ thể gắn sắt ferrichrome (Fhu) fhuA

1.2.3.3 Yếu tố giúp vi khuẩn tránh đáp ứng miễn dịch của vat chủ

Vật chủ khỏe mạnh thường có hệ thống phòng thủ nhiều lớp để ngăn sự hình

thành quá trình nhiễm trùng của vi khuẩn Trong số đó sự phòng thủ hiệu quả nhất

là đáp ứng miễn dịch Tuy nhiên, vi khuẩn đã phát triển những hệ thống dé tránh, làm hỏng hoặc phá vỡ hệ thống phòng thủ bam sinh của vật chủ và tránh các đáp

ứng miễn dịch đặc hiệu thu được của vật chủ Vỏ của vi khuẩn là một mạng lưới tương đối lỏng lẻo của các polymer bao phủ bên ngoài bề mặt vi khuẩn Vai trò của

vỏ trong độc lực của vi khuẩn là bảo vệ vi khuẩn khỏi đáp ứng viêm của vật chủ Hơn nữa, các vi khuẩn gây bệnh có khả năng đề kháng với huyết thanh cao, đặc biệt

là những vi khuẩn liên quan đến nhiễm trùng hệ thống [74].

Đề kháng với huyết thanh là khả năng ngăn cản sự hoạt hóa bổ thể trên bề mặt

tế bào vi khuân và ức chế sự chèn những phức hợp tan công màng lên màng tế bào

14

vi khuẩn Tính năng này thường dựa trên những sự biến đổi trong lớp

lipopolysaccharide, có thể có 2 loại hoặc là gắn thêm acid sialic vào kháng nguyên

O của LPS hoặc thay đổi chuỗi bên của kháng nguyên O của LPS Tuy nhiên, các

protein khác cũng có thể liên quan đến việc làm tăng sức đề kháng của vi khuẩn với huyết thanh của vật chủ, ví dụ như protein traT của phức hợp bên ngoài bề mặt vi

khuẩn liên quan đến tiếp hợp Một protein quan trọng khác của Z coli gây bệnh là

protein chứa vùng thụ thé Toll/interleukin -1 (Tcp) cản trở hệ thống tín hiệu TLR của miễn dịch bẩm sinh Những hệ thống giúp vi khuẩn trốn đáp ứng miễn dịch của

vật chủ được trình bày trong Bảng 1.3 [106].

Bang 1.3 Gen mã hóa yếu tố giúp E coli tránh miễn dịch của vật chú

Hệ thống tránh đáp ứng miễn dịch của vật chú Những gen phổ biến

Vỏ nhóm II gồm vỏ K1 và K5 kpsK1, kpsMT II

Protein bề mặt liên quan chuyền gen ngang trong tiếp traT

hợp (TraT)

Protease màng ngoài T (OmpT) ompT, APEC-ompT

Yếu tô giúp vi khuẩn tăng khả năng sống sót trong huyết iss

thanh (Iss)

Yếu tô ức chế miễn dịch bam sinh (Toll/ protein chứa tcpC

vung thu thé interleukin-1 -Tcp)

tính của chúng cũng như tế bào đích của vật chủ mà chúng có tác dụng Những

ngoại độc tố phổ biến của Z coli được trình bay trong Bang 1.4 Gen hjy4, hlyf mã hóa cho độc tố gây ly giải màng tế bào vật chủ Gen cn/'! mã hóa cho độc tố gây

hoại tử tế bào vật chủ Gen cvaC nằm trên plasmid tiếp hợp cùng vị trí với gen iss

và một số gen kháng kháng sinh khác.

15

Bên cạnh đó E coli cũng sở hữu một nội đôc tố (endotoxin) có tên là lipo

-polysaccharide, một thành phan của màng ngoài vi khuẩn Gram âm Màng ngoài

LPS gồm phan lipid A với lõi và kháng nguyên O mở rộng ra khỏi bề mặt của vi khuẩn Lipid A là phần độc của vi khuẩn và nó chỉ phát huy tác dụng khi tế bào vi khuẩn bị ly giải Độc tính của lipid A chủ yếu là khả năng hoạt hóa, bổ sung và kích

thích giải phóng các protein có hoạt tính sinh học trong cơ thể vật chủ như cytokine

[106].

Bang 1.4 Gen mã hóa những độc tô của E coli [74]

Những độc tố Những gen mã hóa

pho biến nhất

Dung huyết tố a (HlyA) hlyA

Dung huyét toa (hlyf) hlyf

Yéu tố gây hoại tử tế bào - 1 (CNF.1) cnf-1

Độc tố làm biến dang tế bào (CDT)) cdtB

Protein đặc hiệu E coli gây bệnh đường tiết niệu (Usp) usp

Colibactin (Clb) clbAQ

Kênh vận chuyền tự động serine protease Sat, Pic sat, picU

Độc tô bên với nhiệt (STa, STb) stla/stlb

Độc tổ không bèn với nhiệt loại I (LTI), Độc tố không bền eltl, eltlla

với nhiệt loại II (LTII)

Shiga toxin 1 (Stx1), Shiga toxin 2 (Stx2) stxl, stxIT

Dung huyết tố nhóm EHEC (Ehx) ehxA

Độc tổ bên với nhiệt có trọng lượng phân tử thấp ast

(EAST1)

Độc tốc colicin-V cvaC

1.2.3.5 Đảo gây bệnh

Khái niệm dao gây bệnh (Pathogenicity island - PAI) được hình thành vào

cuối những năm 1980 bởi Jörg Hacker và đồng nghiệp trong nhóm nghiên cứu của

Werner Goebel tại trường đại học Wirzburg, Đức Khi đang nghiên cứu về cơ sở di truyền của độc lực của chủng UPEC 536 Nhóm nghiên cứu của Hacker đã quan sát

thấy có mối liên kết di truyền của các yếu tố mã hóa lông bám loại P, và yếu tố tan

máu trong các chủng nay Hacker và đồng nghiệp chứng minh rằng khi xóa PAI đưa

đến kiểu hình không gây bệnh của của chủng E coli 536 và người ta cho rằng xóa

16

bỏ PAI là một cơ chế di truyền dé điều chỉnh độc lực của vi khuẩn Những vùng

mang gen mã hóa sản xuất yếu tố tan huyết (Aly) và lông bám loại P có tên gọi PAI

I và II, được đánh dấu tai vi trí 82 và 97 tại vùng centrisome trong nhiễm sắc thé E.

coli Cac 6 gen tRNA, SelC và leuX cũng nằm tại điểm nối của nhiễm sắc thé và những trình tự lặp lại trực tiếp 16 và 18 nucleotid ngay bên cạnh những PAI này.

Sau phát hiện PAI đầu tiên này, ngày càng nhiều cấu trúc di truyền tương tự như

vậy cũng được tìm thấy trong những nhóm E coli khác và những loài vi khuẩn khác Đảo gen mã hóa nhiều chức năng khác nhau, phụ thuộc vào hoàn cảnh môi trường

mà vi khuẩn đó phát triển PAI là đảo gen được hiểu kỹ nhất cho đến nay, nó mã hóa nhiều yếu tố độc lực của vi khuẩn, như yếu tố bám đính, độc tố, vỏ và hệ thông

thu nhận sắt và đóng vai trò chính trong quá trình tiến hóa của vi khuẩn gây bệnh

{108], [109].

1.3 Kháng sinh điều trị và những cơ chế kháng kháng sinh cua E coli

1.3.1 Kháng sinh điều trị E coli

Kháng sinh là những hợp chất có trọng lượng phân tử thấp giúp tiêu diệt hoặc

ức chế sự phát triển của vi khuẩn Điều trị bằng kháng sinh là một trong những

phương pháp chính của y học hiện đại để chống lại nhiễm trùng do vi khuẩn, bao gồm cả nhiễm trùng do E coli Kháng sinh được phân loại thành nhiều nhóm dựa trên hoạt tính kháng khuẩn của chúng Những nhóm kháng sinh được trình bay

Bệnh kiết ly cấp do các chủng EIEC có thể được điều trị bằng flouroquinolone hoặc

cephalosporin Đối với nhiễm trùng do EHEC liệu pháp kháng sinh bị chống chỉ định do nó làm tăng đáng kể nguy cơ tiến triển qua hội chứng tán huyết tăng urê

17

máu (HUS) Nhiễm trùng tiểu gây bởi UPEC thường được điều trị bằng liệu pháp

kháng sinh Nhiễm trùng tiểu không biến chứng có thể điều trị bằng nitrofurantoin hoặc SXT, nhiễm trùng tiểu biến chứng có thể điều trị bằng fluoroquinolone Nhiễm

trùng bởi các chủng E coli sinh ESBL, carbapenem là kháng sinh được lựa chọn

điều trị [130] Những chủng Z coli sinh ESBL va kháng carbapenem thì colistin sẽ

là kháng sinh được lựa chọn.

Bang 1.5 Nhóm kháng sinh dựa trên cơ chế tác dụng [134]

Nhóm kháng sinh theo hoạt tính Các kháng sinh

kháng khuẩn

Ức chế tông hợp vách tế bào B-lactam

Carbapenem Cephalosporin Monobactam Penicillin

Glycopeptide

Khử cực màng tế bào Các lipopeptide

Uc chế tông hợp protein Gan vào tiêu đơn vi 30S của ribosom

Aminoglycoside Tetracyclinee

Gan vao tiéu don vi 50S cua ribosom

Chloramphenicol Lincosamide

Macrolide Oxazolidinone Streptogramin

Uc chế tông hợp acid nucleic Quinolone

Fluoroquinolone

Uc chế con đường chuyền hóa Sulfonamide

Trimethoprim

1.3.2 Những cơ chế đề kháng kháng sinh của E coli

Có bốn cơ chế được E coli sử dụng dé dé kháng kháng sinh Các cơ chế đó

gồm: giảm hấp thu kháng sinh, biến đổi đích gắn của kháng sinh, bất hoạt kháng sinh, hoạt hóa bơm đây kháng sinh Gen mã hóa cho các protein tham gia trong các

cơ chế đề kháng này có thể nằm trên nhiễm sắc thể của vi khuẩn và xuất hiện tự

18

nhiên trong tất cả các thành viên của một loài (đề kháng tự nhiên), hoặc thu nhận từ

vi khuẩn khác thường qua plasmid (đề kháng thu nhận).

Các gen dé kháng tự nhiên có thé được biéu hiện một cách đều đặn (thường với

mức độ thấp) hoặc được cảm ứng bởi sự hiện diện của kháng sinh Những vi khuẩn Gram âm sử dụng rộng rãi cả bốn cơ chế này và có khả năng chuyên ngang các yếu

tố đề kháng Báng 1.6 trình bày những cơ chế và gen đề kháng liên quan đến những

kháng sinh khác nhau [75], [100].

Bang 1.6 Những gen và cơ chế đề kháng kháng sinh phổ bién của E coli [133]

Kháng sinh Cơ chế đề kháng Gen đề kháng

B-lactam B-lactamase - bat hoat khang | ampC

Penicillin sinh Gen bla trên plasmid Cephalosporin (TEM, SHV, CTX-M, Monobactams NDM)

Carbapenems Hoạt hóa bơm day acrAB(tolC) acAD(tolC) Aminoglycoside Enzyme bién đổi | aac, ant, aph trên plasmid

Giảm hap thu ompF’

Tetracycline Hoạt hóa bom day acrAB(tolC)

tetA, tetB trén plasmid

Chloramphenicol Giảm hap thu ompF

Hoạt hóa bom day acrAB(tolC) Fluoroquinolone Giam hap thu ompF

Ciprofloxacin Biến đổi dich gắn gyrase gyrA

1.3.2.1 Giảm hấp thu kháng sinh

E coli là một vi khuẩn Gram âm nên có lợi thé trong việc dé kháng kháng sinh do cấu trúc và chức năng màng LPS tạo ra một rào cản tự nhiên đối với một số

phân tử nhất định LPS thường ky nước nên nó hạn chế sự tiếp cận của những phân

tử thuốc nhỏ ưa nước như ÿ-lactam Những phân tử thuốc ưa nước này phải qua

protein màng ngoài của vi khuẩn (outer membrance protein - OMP) đề vào tế bào vi

khuẩn OMP chính của E coli là OmpF và OmpC Ngoài kháng sinh B-lactam còn

có một số kháng sinh khác sử dụng kênh porin đó là chloramphenicol,

fluoroquinolone va tetracycline Những kháng sinh ky nước như aminoglycoside và

macrolide xâm nhập tế bào bằng cách thắm qua lớp màng LPS Có 2 cơ chế chính

được vi khuẩn sử dụng để hạn chế sự xâm nhập của kháng sinh qua kênh porin: giảm số lượng kênh porin hoặc thay đổi điện tích trong kênh porin làm giảm chức

năng hoặc đặc tính gắn của kênh porin Trong sản xuất kênh porin của vi khuẩn Z coli, chúng có thể được giảm đáng ké hoặc thậm chi dừng hẳn hoặc một loại porin

khác được sản xuất thay thế [14], [31].

1.3.2.2 Biến đỗi dich gắn kháng sinh

Cũng như những vi khuẩn Gram âm khác, E coli biến đổi đích gắn thuốc nhằm chống lại nhiều nhóm kháng sinh khác nhau bao gồm -lactam, aminoglycoside, fluoroquinolone, và kháng sinh phối hợp sulfamethoxazole trimethoprim Mặc dù

không được sử dụng rộng rãi như ở vi khuẩn Gram dương nhưng vi khuẩn Gram âm cũng có kha năng tạo ra những protein gắn penicillin (penicillin-binding protein -

PBP) dé kháng với một số B-lactam PBP thực chat là những peptidase tham gia

trong quá trình tổng hợp peptidoglycan, một thành phan của vách tế bào vi khuẩn.

Kháng sinh penicillin có thé gắn vào PBP ức chế quá trình lắp ráp vách tế bào vi khuẩn E coli sản xuất nhiều loại PBP tự nhiên khác nhau Một vài PBP này làm giảm ái lực gắn đối với một sé B-lactam Không có dạng PBP thu nhận nào được

chứng minh là có ý nghĩa trong việc dé kháng với B-lactam ở E coli [39], [107].

Các kháng sinh aminoglycoside ức chế tổng hợp protein bằng cách gắn vào tiểu đơn vị 30S ribosom của vi khuẩn tại vị tri A của đoạn 16S rRNA Vi khuẩn có khả

20

năng biến đổi tiểu đơn vị ribosom thông qua việc thu nhận các plasmid mang

methyltransferase 16S rRNA Methyltransferase này có khả năng biến đổi cấu trúc

16S rRNA làm giảm khả năng gắn kháng sinh vào nó [111] Một số trong số các methyltransferase nay đã được xác định và mô tả Các gen liên quan bao gồm armA (mã hóa cho methyltransferase khang aminoglycoside), một số gen rmt (mã hóa cho

methyltransferase ribosom), trong đó rmtB là gen phổ biến nhất Các vi khuẩn thường sở hữu một số các gen này cùng lúc Các gen này thường tạo ra sự đề kháng

đáng ké trên lâm sàng đối với amikacin, gentamicin, và tobramycin [78].

Các kháng sinh fluoroquinolone can thiệp vào quá trình tổng hợp axit nucleic trong quá trình sao chép DNA bằng cách ức chế DNA gygrase hoặc topoisomerase

IV Sự đề kháng các kháng sinh này xảy ra phổ biến do sự đột biến tiểu đơn vị GyrA của men gyrase được mã hóa bởi gen øyz⁄4 nằm trên nhiễm sắc thé hoặc tiểu

đơn vị ParC của topoisomerase IV được mã hóa bởi gen parC [47] Những đột biến này làm giảm khả năng gắn của kháng sinh, phổ biến nhất là ciprofloxacin và norfloxacin [107] Ngoài ra, một số bằng chứng cho thấy sự dé kháng với mức độ thấp có thé được thu nhận qua những plasmid mang gen đề khang quinolone (gwz)

[132].

Khang sinh phối hợp sulfamethxsazole trimethoprim hiện nay dang là lựa chọn phổ biến dé điều trị nhiễm trùng tiểu Cả 2 loại kháng sinh này đều nhắm đến các enzyme trong con đường sinh tổng hợp folate của vi khuẩn thông qua sự ức chế cạnh tranh Trimethoprim là một chất tương tự cơ chất tự nhiên của enzyme dihydrofolate reductase (DHFR) va sulfamethoxazole là một cơ chất tương tự p-

amino-benzoic, cơ chất tự nhiên của enzyme dihydropteroate synthase (DHPS) Sự

gắn cạnh tranh này ngăn chặn sự gắn của cơ chất tự nhiên và ngưng con đường tổng hợp tại điểm đó Bởi vì trimethoprim và sulfamethoxazole tác dụng lên 2 enzyme khác nhau trên cùng một con đường tổng hợp nên sự kết hợp 2 kháng sinh giúp cho

việc điều trị hiệu quả hơn Đột biến nhiễm sắc thể (thường là đột biến điểm đơn)

trong gen dhfr hoặc dhps thường là nguyên nhân gây kháng các kháng sinh nay [49], [130].

21

hoạt bởi enzyme -lactamase, phá hủy kháng sinh Z coli có khả năng tiết một số

enzyme f-lactamase dé bat hoạt kháng sinh Các kháng sinh aminoglycoside bi bat hoạt phan lớn bởi các enzyme chuyền | trong 3 nhóm chất hóa học nhỏ vào kháng

sinh Những enzyme này bao gồm: các acetyltransferase (AACs) được mã hóa bởi các gen aac, các nucleotidyltransferase (ANT), được mã hóa bởi các gen ant, và họ

enzyme phosphotransferase (APHs), được mã hóa bởi các gen aph [110]

a) Các B-lactamase

Cac kháng sinh thuộc họ B-lactam đều có chung một cấu trúc lõi đặc trưng chứa

một vòng f-lactam 4 cạnh J-lactamase là những enzyme được sản xuất bởi một số

vi khuân và có khả năng thủy phân các kháng sinh B-lactam Các B-lactamase bao

gồm: penicillase, cephalosporinase, extended spetrum B-lactamase (ESBL), metallo B-lactamase, ampC va carbapenemase [97] Cac enzyme f-lactamase (ban đầu còn

được gọi là những penicillinase và cephalosporinase) có kha năng bat hoạt kháng sinh B-lactam thông qua việc thủy phân một vị trí đặc hiệu trong cấu trúc vòng B-

lactam làm mở vòng Do đó các kháng sinh không thé gắn lên PBP là các protein mục tiêu của chúng B-lactamase đầu tiên được mô tả là từ E coli và được mã hóa

bởi gen ampC trên nhiễm sắc thê (được đặt tên cho tính khang ampicillin) Gen nay

được biểu hiện ở mức độ thấp, nhưng khi đột biến có thể dẫn đến sự biểu hiện quá mức B-lactamase ampC có hiệu quả tốt nhất đối với penicillin và một số

cephalosporin thế hệ đầu [53] Trong số rất nhiều B-lactamase đã được xác định, có những enzyme có khả năng bat hoạt tat cả các kháng sinh B-lactam Việc sản xuất B-

lactamase là cơ chế phổ biến nhất được Z coli sử dụng dé kháng lại các kháng sinh

B-lactam Enzyme -lactamase được phân loại dựa trên cấu trúc chính hoặc đặc tính chức năng của chúng Về mặt cấu trúc chúng được phân thành 4 nhóm chính A, B,

2

C và D Về mặt chức năng chúng được phân thành 3 nhóm là: nhóm

cephalosporinase, nhóm serine j-lactamase, và nhóm metallo -lactamase Những

enzyme này cũng thường được gọi theo họ enzyme của chúng ví dụ họ TEM (Temoneira), được đặt theo tên gọi của | bệnh nhân người Hy Lạp, họ SHV

(sulfhydryl variable), biến thể sulphydryl và họ CTX-M (CTX viết tất của

cefotaximase và M viết tắt của Munich) , ưu tiên thủy phân cefotaxime [20], [31].

Cephalosporin

inactive metabolites

Hình 1 6 Cấu trúc lõi cúa kháng sinh penicillin và cephalosporin va sự thiy phân

bởi f-lacfamase

Ngoài ra còn có nhiều B-lactamase có gen mã hóa nằm trên plasmid và plasmid

nay có thé mang nhiều gen b/a (gen mã hóa j-lactamase) khác nhau.

23

b) B-lactamase phổ mở rộng (extended spectrum ÿ-lactamase - ESBL)

B-lactamase phổ mở rộng là những B-lactamase có khả năng thủy phân hau hết các penicillin, cephalosporin, monobactam (aztreonam) nhưng không thủy phân các

cephamycin và carbapenem, còn nhạy cảm với các chất ức chế B-lactamase như clavulanate, sulbactam, tazobactam Bởi vì những ÿ-lactamase này gây ra sự dé

kháng với các cephalosporin thế hệ 3,4 chúng được gọi là J-lactamase phổ mở rộng

(ESBL) bao gồm những họ enzyme TEM, SHV và CTX-M Họ enzyme được tìm thấy phổ biến nhất trong E coli là CTX-M ESBL có thé dé kháng với nhiều lớp

kháng sinh nhưng còn nhạy cảm với những chất ức chế B-lactamase [122] Những chat ức chế B-lactamase này có cấu trúc tương tự với -lactamase và một minh

chúng có khả năng kháng khuẩn yếu nhưng khi kết hợp với một B-lactam chúng có tác dụng kháng khuân tốt, tác dụng này gọi là khả năng hiệp lực (synergistic activity)

[20].

Các chủng vi khuẩn sinh ESBL xuất hiện và lan truyền nhanh chóng sau khi các cephalosporin thế hệ 3, 4 được đưa vào sử dụng trong lâm sàng Các kháng sinh này

sau đó được thừa nhận là yếu tố chọn lọc mạnh nhất đối với những vi khuân sinh

ESBL Sự lan truyền nhanh chóng những vi khuẩn sinh ESBL là một thách thức lớn đối với hoạt tính của các kháng sinh cephalosporin thế hệ 3, 4 Vi khuẩn đường ruột

kế cả E coli đã thông qua 2 cơ chế dé sản xuất ESBL đó là: i) thứ nhất mở rộng tính

đặc hiệu cơ chất của các B-lactamase phổ rộng (broadspectrum ÿ-lactamase) loại TEM va SHV do đột biến một hoặc nhiều axit amin tại các vị trí quan trọng làm mở

rộng phổ hoạt động và thủy phân được cả những cephalosporin thế hệ 3 và 4 trở thành B-lactamase phổ mở rộng (extended spectrum B-lactamase - ESBL); ii) thứ 2

bắt giữ các gen mã hóa cho các enzyme có hoạt tính ESBL qua chuyên gen ngang.

Cơ chế thứ 2 trở nên phổ biến vào những năm đầu thập niên 90 nhưng đã nhanh chóng đóng vai trò quan trọng trong sự tiền hóa của ESBL [37].

Hau hết ESBL có thể được chia thành 3 nhóm: TEM với khoảng 223 biến thẻ,

SHV với 193 biến thể và CTX-M khoảng 172 biến thể [48] Thời kỳ khởi đầu của

kỷ nguyên ESBL, những chủng phân lập trên lâm sang gồm kiểu TEM va SHV (chủ

24